Densidade da água no estado líquido e sólido
Sabemos que a água pode ser encontrada em três estados: gasoso, líquido e sólido.
Normalmente pensamos que o sólido sempre será o mais pesado, enquanto o líquido e o gasoso serão mais leves.
No entanto, não é assim que funciona.
O peso está diretamente ligado à massa que, por sua vez, tem ligação com a densidade da matéria.
Um grande exemplo que prova isso é a água, que no estado sólido, o gelo, flutua quando o colocamos num copo cheio.
Nesse post vamos explicar como a ciência explica esse fenômeno, continue lendo e confira!
O que é densidade?
A relação entre a massa de um corpo e o volume por ele ocupado, é conhecida como densidade.
Para chegarmos ao valor de densidade de qualquer corpo, basta que façamos a seguinte operação.
densidade = massa / volume, também representada por d = m / v.
Onde a massa pode ser representada em gramas (g) ou em quilogramas (kg) e o volume em centímetros cúbicos (cm³) ou em metros cúbicos (m³).
Por essa razão, o resultado da densidade sempre dependerá da massa e do volume, sendo utilizado g/cm³ ou kg/m³.
Normalmente, os corpos no estado sólido são mais densos do que no estado líquido, no entanto, com a água é diferente.
A densidade irregular da água
Antes de falarmos sobre a densidade irregular da água, é necessário entender um pouco mais sobre ela.
O estado sólido ocorre quando a água atinge a temperatura de 0 °C, é o tão conhecido gelo.
Já o estado líquido é o mais comum no nosso cotidiano, é a água que bebemos, tomamos banho, preparamos nossa alimentação e encontramos nos rios, mares e lagos.
Mas, você já deve ter reparado que ao colocarmos um gelo dentro de um copo de água, ele irá flutuar ao invés de afundar.
Ou seja, apesar dos sólidos tenderem a ser mais densos que os líquidos, isso não ocorre com a água!
Por que isso acontece?
Isso acontece pelo fato da água ter o que chamamos de densidade irregular, ou seja, ela se comporta de maneira diferente de outros elementos.
A densidade da água no estado líquido, em temperatura ambiente de aproximadamente 20 °C, é de 0,99 g/cm³.
Atinge sua máxima densidade quando está na temperatura de 4 °C, com 1,000 g/cm³.
Quando passa para o estado sólido, na temperatura de 0 °C, sua densidade diminui para 0,92 g/cm³.
Através desses dados, é possível observar como a densidade da água realmente tem um comportamento irregular, uma vez que aumenta no estado líquido e decresce para o sólido.
Isso pode ser mais fácil de compreender através de um gráfico que mostra a variação da densidade da água pela temperatura.
Por que a água tem densidade anômala?
As moléculas de água são representadas na química como H₂O, que são dois átomos de hidrogênio ligado a uma de oxigênio.
Como o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, ele se organizará formando uma molécula polar, ou seja, com dois pólos diferentes.
Isso quer dizer que haverá uma parte da molécula que é negativa enquanto a outra é positiva, gerando uma atração entre as diferentes moléculas, como se fosse um imã.
Essa atração faz com que aconteça uma interação intermolecular muito forte, chamado de pontes de hidrogênio.
Ao estar no estado líquido, essas moléculas ficam mais afastadas das outras, tendo um maior volume.
Mas durante o processo de congelamento, essas moléculas se organizam de forma hexagonal, diminuindo consideravelmente o volume.
Aumenta o volume, cai a densidade
A água no estado sólido, ou gelo, faz com que as moléculas se aproximem e formem as ligações de hidrogênio, em um formato no qual espaços vazios façam que a mesma massa de água se torne maior em termos de volume.
Quando um cubo de gelo derrete sobre uma mesa, percebe-se que a quantidade de líquido não é proporcional ao volume original, em função exatamente dos espaços vazios criados pela solidificação.
Voltando a fórmula, temos:
densidade = massa / volume, ou d = m / v.
A massa líquida é a mesma que a solidificada, no entanto, o volume aumentou em função da atração molecular, conclui-se que a densidade também diminui na aplicação da fórmula.
Agora que você já conhece a densidade irregular da água, que tal saber tudo sobre a água dura?
(Imagens: divulgação)
